Manejo de excretas porcinas - Sistemas convencionales y alternativos

La mayor cantidad de carne que se produce en el mundo es la de porcino con 93.5 millones de toneladas, seguida de la de ave con 68.5 y la de bovino con 59.9; México se ubica en el lugar número 18 del ámbito mundial y, es el segundo productor latinoamericano. Durante el periodo de 1990 a 1997, la producción de carne porcina en el país mostró un crecimiento anual del 3.1 %. Para el año 2000 se estimó una producción de un millón de toneladas de carne, la cual representaba el 26% del total de carne producida, permitiendo calcular la disponibilidad per. cápita de carne de cerdo en aproximadamente 12 kg por año. Por tanto, la porcicultura debe considerarse como una actividad relevante en el sector pecuario nacional, ocupando después de la cría de bovinos y aves, el tercer lugar en importancia nacional.

En México existe un inventario porcino de 13 millones de cabezas, se sacrifican anualmente alrededor de 11 millones y se producen entre 895 mil y un millón de toneladas de carne. Las granjas porcícolas se encuentran ampliamente distribuidas en el territorio nacional, en tres estratos de producción: el tecnificado, el semitecnificado y el de traspatio. El primero utiliza tecnologías empleadas en las naciones más desarrolladas en porcicultura, por lo que muchas granjas alcanzan un grado de integración vertical y horizontal, disponiendo de plantas de alimentos balanceados, con sistemas automatizados de balanceo de raciones e inclusive de plantas procesadoras de oleaginosas; sus medidas de bioseguridad son estrictas para el control de las principales enfermedades, cuentan con rastros Tipo Inspección Federal (TIF), y se estima que la participación de este estrato en el mercado nacional es aproximadamente del 50%.

En el estrato semitecnificado, la producción es generalmente reducida y aunque en muchas ocasiones el pie de cría es similar al del sistema tecnificado, las instalaciones y las medidas zoosanitarias no son óptimas. Este sistema emplea alimentos balanceados comerciales, con lo que aumentan los costos de producción y la industrialización se realiza en rastros municipales o privados. Este sistema aporta el 20% al mercado doméstico.
El tercer estrato de producción, conocido como de traspatio, rural o de autoabastecimiento, se encuentra en todo el territorio nacional, la calidad genética de los animales es pobre aunque su rusticidad y adaptación al medio les permite producir carne con un mínimo de manejo de nutrimentos, los cuales provienen de subproductos y granos. Se estima que este sistema de producción contribuye con el 30%
de la producción nacional.

En la actualidad existe una fuerte tendencia para incrementar el tamaño de las operaciones lo que ha ocasionado la producción de grandes cantidades de desechos en áreas relativamente pequeñas. Por otra parte, muchas de estas grandes unidades de producción están localizadas en regiones con bajos recursos acuíferos. Por ejemplo, en los estados de Jalisco, Michoacán y Guanajuato existe una población de 4.3 millones de cabezas, mientras que en los estados de Sonora se mantienen 1.2 millones de cabezas y Yucatán sostiene aproximadamente 1.0 millón de cabezas. Para conocer la gravedad de la contaminación por producción de excretas, un cerdo elimina diariamente entre 0.6 y 1.0% de su peso vivo en materia seca fecal (MSF), lo que significa que una granja semitecnificada puede producir al año cerca de 87,000 toneladas de MSF.

Por lo tanto, se han desarrollado algunos procesos para que estos desechos fecales en forma líquida ó sólida se utilicen como abono en tierras agrícolas. Sin embargo, este método no puede ser aplicado en lugares con alta densidad de población, debido a la disminución de tierras agrícolas disponibles en las cercanías de las granjas. Además, los desechos fecales líquidos, constituyen un problema serio de contaminación para ríos, lagos y tierras cercanas a las granjas, la cual ha originado la necesidad de desarrollar un manejo adecuado o un tratamiento completo de los desechos, para evitar los problemas de contaminación ambiental.

Para solucionar esta problemática se han ideado algunos tratamientos para reciclar el excremento y utilizarlo como ingrediente alimenticio. Estos tratamientos se clasifican en físicos, químicos y biológicos.

Tratamientos físicos:

Separación de sólidos-líquidos.
A partir de 1982 en varias granjas porcícolas de México se instaló este sistema para el manejo y aprovechamiento del estiércol porcino (40% de los sólidos totales) en la alimentación del cerdo. El equipo más utilizado, son las pantallas estacionarias o cribas y los separadores de tornillo de prensa (Figura 1). La primera puede remover sólo parte del agua libre por gravedad y nada de la depositada por capilaridad en las mezclas de sólidos y líquidos. Estos aparatos solo son eficaces con aguas residuales extremadamente diluidas (menos del 1% de sólidos, 99% humedad). Si los desechos tienen que diluirse para facilitar su separación, entonces el volumen de dilución del agua empleada es tan grande que incrementa significativamente el volumen de aguas residuales que se deben tratar. En el segundo caso, se exprime toda el agua libre, más algo de la depositada por capilaridad, produciendo sólidos secos (Figura 2) que se pueden transportar fácilmente y usarse en alimentos balanceados. Los sólidos separados tienen un contenido óptimo de humedad para que continúe el proceso de deshidratación y almacenarlos por un largo plazo, adquiriendo una estructura de partículas en forma de panal. Esta estructura de los sólidos separados permite el movimiento libre del aire para el composteo y/o el secado a un bajo contenido de humedad tanto para la deshidratación o la formulación en raciones alimenticias. Con este método se recupera tanto el alimento digerido como el no digerido y se disminuye la cantidad de humedad.







Figura 1. Separadores de sólidos de tipo cilíndrico (1) y cascada (2).






Figura 2. Depósito de sólidos obtenidos del aparato de separación de sólidos y líquidos.

Las ventajas que se tienen son: reducción del volumen de desechos a tratar, mayor aceptación por parte de los animales, pueden usarse como ingredientes de la ración o como fertilizante del suelo, su almacenamiento y transporte es más sencillo, y minimiza olores desagradables.

Dentro de sus desventajas están: elevada pérdida de nutrimentos cuando los líquidos no son utilizados, la presencia de microorganismos patógenos, se tiene una elevada inversión inicial así como un alto costo por mantenimiento del mecanismo de separación de sólidos y líquidos, y no siempre logra justificar el ahorro en el tratamiento de agua, además este equipo es recomendado para granjas con grandes instalaciones.

 

Deshidratación al sol.
De esta forma se obtiene un producto seco que puede almacenarse e incorporarse fácilmente en una dieta completa, la contaminación del aire es baja y el manejo que se requiere es mínimo. Las desventajas de este procedimiento son: se debe realizar en zonas áridas o semiáridas, el material puede tener patógenos y se requiere que esté pulverizado antes de ser usado. Hay una pérdida importante de nutrientes en el subproducto resultante.

Secado artificial.
Las altas temperaturas que se alcanzan con el tratamiento, eliminan patógenos y las heces secas son inodoras. Este procedimiento requiere el uso de equipo caro y los costos de energía, recolección y transporte de las excretas hacia los deshidratadores son elevados.


Tratamiento químico:

Se emplean bacterias, solventes, o enzimas. El uso de solventes se basa en que extraen la proteína presente en los residuos procesados. Este tratamiento ha sido utilizado como una alternativa de terminado o pulido de las aguas residuales, después de los tratamientos aerobios y anaerobios.

Uso de lagunas de almacenaje y fermentación.

Las lagunas se clasifican respecto a los procesos que intervienen en ellas en:
Anaeróbicas.- En este proceso la descomposición de las excretas se lleva a cabo sin la presencia de oxígeno (Figura 3). Las bacterias involucradas son de dos categorías, las que forman ácido o las que sintetizan metano. Las lagunas requieren menor superficie, ya que su volumen se cubre con la profundidad que se les dé; se producen subproductos que pueden ser aprovechados como agua de bebida o riego, medio de crecimiento de peces y algas, los sedimentos se pueden usar como fertilizantes o alimento para animales.

Figura 3. Del separador de sólidos y líquidos, se vierte este último a lagunas.

Algunas desventajas que se llegan a presentar son: mal olor (compuestos sulfurosos) y dificultades para alcanzar una temperatura adecuada (30 y 60 ºC) para que se realice la digestión de los desechos, ya que a menor temperatura se inhibe la acción bacteriana. Durante este proceso se forman lodos que deben ser removidos.

Aerobias.- En este proceso intervienen bacterias aerobias que degradan la celulosa y la lignina muy lentamente. Estos sistemas son aireados natural o mecánicamente. En el segundo caso se usan aireadores superficiales flotantes, que operan con difusores de aire que proporcionan oxígeno a lagunas de más de 6 m de profundidad. Este procedimiento no produce malos olores, los residuos no contienen bacterias patógenas y las aguas tratadas pueden ser fuente de nutrimentos para el crecimiento de algas y peces. La principal desventaja es que se pierde el valor fertilizante de los desechos.

Facultativas.- Dentro de una misma unidad se llevan a cabo tanto el proceso anaerobio como aerobio, en el fondo de la laguna se lleva a cabo el primero y en la superficie el segundo.

Otros tratamientos biológicos son el uso de digestores anaeróbicos y el tratamiento de los sólidos previamente separados por medio del ensilaje o composteo.

Digestores anaeróbicos.- Por medio de éste se obtiene energía. Las excretas al ser digeridas de manera anaerobia forman biogás, el que puede ser recuperado, filtrado, comprimido e introducido a dispositivos de gas y ser empleado como combustible para calentamiento, enfriamiento, o ser utilizado en máquinas para poner en marcha generadores eléctricos. La principal desventaja es el alto costo de éstos últimos.

Ensilaje.- Es el producto resultante de la preservación anaeróbica de residuos sólidos de excretas porcinas, por la fermentación y producción de ácidos, los cuales cambian de manera significativa la concentración de carbohidratos solubles presentes en las mezclas. Este método además, estimula el consumo, ya que la fermentación láctica altera algunas de las características sensoriales, favoreciendo un cambio en el olor y sabor de las excretas, haciéndolas más apetecibles para el ganado. La finalidad es transformar una parte de los carbohidratos solubles (aproximadamente 8%) en ácidos grasos de cadena corta, lo que favorece el consumo y posterior digestión del producto final. El proceso de fermentación se ve inducido principalmente por la concentración y fuente de azúcares fermentables, de un 6 a 8%, como mínimo; de una temperatura de 35 a 37 °C y de una humedad del 60%. Para regular el contenido de humedad se puede mezclar las heces con granos o forrajes molidos dependiendo de la especie de animales a los cuales se les proporcionará el ensilado.

Los ensilados se pueden realizar en silos tipo bunker o de trinchera, de mampostería recubierta con cemento o cualquier otro tipo de material impermeable, o bien dentro de bolsas de plástico en el campo, cuando no se cuenta con las instalaciones adecuadas, lo que se conoce como plastisilo. Para un buen ensilado se requiere compactar bien a los ingredientes, ya sea con palas o aplanadoras, para garantizar la anaerobiosis necesaria para la conservación de los nutrimentos y elementos originales contenidos al inicio del proceso.
Su principal objetivo es el preservar los nutrimentos del material ensilado (Figura 4).

Figura 4. Microsilo con material ensilado.

Ventajas: es aceptado por el animal, tiene una pérdida mínima de nutrimentos, la mezcla antes de ensilar no requiere demasiados ajustes, el material puede ser fácilmente almacenado, los patógenos pueden ser eliminados aproximadamente a las tres semanas, los malos olores son controlados, si las excretas usadas son frescas se aprovecha tanto la parte líquida como sólida.

Las desventajas de este sistema son: se debe de adicionar forraje o grano molido, incrementa la mano de obra por la recolección, el transporte para almacenar, el uso de materiales de ensilaje, el tiempo de ensilaje, el transporte a los lugares de almacenaje y la necesidad de contar con facilidades para almacenar las excretas como depósitos verticales herméticamente sellados.

Composteo. Consiste en la descomposición aeróbica en rangos de temperatura termofílica (40 – 65 ° C); los desechos sólidos tienen microorganismos nativos no patógenos que bajo condiciones adecuadas se multiplican, crecen y descomponen el material. Para que se pueda llevara cabo el proceso es necesario una relación C:N de 50:1, un pH entre 5.5 a 8, tener partículas pequeñas y bien mezcladas, además de una humedad de 50 a 60%.

Las ventajas son: 1) Produce un excelente acondicionador del suelo, reduce la erosión y disminuye el uso de fertilizantes. 2) Factible de mercadear. 3) Reducción del peso y la masa del material, lo que facilita su manejo. 3) Destrucción de patógenos. 4) Eliminación de olores y moscas.

Desventajas: 1) Ocupa una superficie considerable. 2) Costo del equipo y mano de obra. 3) Variaciones climáticas que afectan al material u obligan a invertir en cubiertas. 4) Un plan para la comercialización de exceso de composta.

Vermicomposta. Recientemente los esfuerzos para utilizar lombrices de tierra (Figura 5) para estabilizar la fracción sólida de excretas de animales ha tenido mucho éxito. Para esto se utiliza la lombriz roja de California. El producto final es un material de color oscuro, con un agradable olor, es limpio, suave al tacto y su gran bioestabilidad evita su fermentación o putrefacción. Contiene una elevada carga enzimática y bacteriana que aumenta la solubilización de los nutrientes haciendo que puedan ser inmediatamente asimilables por las raíces. Por otra parte, impide que estos sean lavados por el agua de riego manteniéndolos por más tiempo en el suelo.
Sin embargo, este proceso es más sensible y requiere especial atención.



Figura 5. Lombriz híbrida (Eisenia foetida).

En un estudio realizado por el Programa de Medio Ambiente del Consejo Mexicano de Porcicultura, en el que se encuestaron a 231 granjas de la República Mexicana, se obtuvo que 76% de las operaciones manifestaron tener un sistema de tratamiento de aguas residuales, entendiendo por ello contar como mínimo con una laguna de oxigenación; el 9% tenía un pretratamiento, en una fosa o en un cárcamo, y el 10% descargaban en forma directa, esto es, sin tratamiento, a algún cuerpo receptor (suelo, arroyos, barrancas, etc.). De las 231 granjas encuestadas, el 23% utilizaban las excretas en la alimentación de rumiantes, separando sólidos en forma mecánica (28%) y en forma manual (72%), sin embargo no se reportó el tratamiento de los sólidos antes de su uso.
Dentro de los sistemas de tratamiento de excretas, el más utilizado en México es la dilución en agua para posteriormente sedimentar los sólidos y a continuación realizar una separación mecánica, con lo que se obtienen por una parte líquidos que son enviados a una serie de fosas de sedimentación (Figura 6) y filtrado con o sin el uso de floculantes, o bien a lagunas de fermentación aeróbicas o anaeróbicas para su almacenamiento y por otra, sólidos ricos en nutrientes. Estos últimos se han convertido en una alternativa para la alimentación animal.



Figura 6. Fosas para la sedimentación de sólidos.

El empleo de los sólidos de las excretas en la alimentación animal presenta las ventajas de demandar baja infraestructura y tecnología, además de requerir poca energía para su procesamiento y adyuvar en la disminución de los costos de producción por concepto de alimentación. Las excretas porcinas poseen valor como insumo alimenticio por su contenido de minerales, fibra cruda (FC), proteína cruda (PC), extracto etéreo (EE), de tal manera que una granja de mil hembras reproductoras puede producir 120 kg de PC al día y 400 toneladas al año.

Existen ideas encontradas entre los diferentes autores sobre si el reciclaje de las excretas en las dietas animales disminuye o no los costos de producción por concepto de alimento, ya que para algunos las excretas porcinas pueden ser consideradas como una fuente potencial de alimento disponible todo el año para cerdos y rumiantes, que podría aumentar la cantidad de minerales esenciales y nitrógeno disponibles, contribuyendo en el ahorro de proteína, y así disminuir los costos de alimentación o aumentar los ingresos de las granjas al vender la cerdaza.

Un ejemplo de esto es el trabajo de Peñalva (1984) quién evaluó el efecto de cuatro diferentes tratamientos: Dieta control sorgo-soya; inclusión de sólido fresco a 25 y 50 %; y un cuarto grupo con 50% de sólido más 8% de melaza, en la alimentación de cerdas desde la gestación hasta el destete, encontró que los animales de los grupos experimentales 3 y 4 rechazaron el alimento durante los tres primeros días, problema que dejo de existir al cuarto día cuando las cerdas consumieron en forma regular toda la ración que les fue ofrecida. El aumento de peso fue mayor en el tratamiento tres, en comparación con el grupo control.

García (1993) evaluó el efecto de la adición de un ensilado elaborado a partir de cerdaza y sorgo sobre el comportamiento productivo de cerdos durante la etapa de desarrollo. Los resultados obtenidos en consumo de alimento fueron similares entre el grupo control y el experimental, sin embargo, hubo una disminución en la ganancia diaria de peso y mayor valor en la conversión alimenticia en el grupo experimental. El costo por kilogramo de peso fue mayor en el lote experimental, considerando solamente el insumo alimento.

Por otra parte, Iñiguez (1991) recolectó estiércol del piso de corrales de cerdos en la etapa de finalización alimentados con una dieta a base de sorgo molido, concentrado y alfalfa molida deshidratada, preparó diferentes mezclas de melaza, estiércol y paja de trigo en las respectivas proporciones, a) 5:40:55; b) 5:50:45; c) 5:65:30 y d) 5:80:15. De cada una de las mezclas tomó tres muestras para el análisis de las características de fermentación. En un segundo experimento, se volvió a fermentar mezclas de melaza, estiércol y paja de trigo, pero con tres diferentes porcentajes de agua, 40.8 ± 0.5; 54.4 ± 0.7 y 69.0 ± 0.6%. Los niveles de contenido de estiércol en base seca fueron de 11, 22 y 44 % respectivamente. Las mezclas se dejaron fermentar en frascos de vidrio de un litro. Las tapas de los frascos tenían una manguera de látex con una pequeña incisión para la salida del gas producido por la fermentación. En el primer experimento observó más del 6% de carbohidratos solubles en agua (csa) considerado como mínimo para una adecuada fermentación en el proceso de ensilaje. Después de 42 días de fermentación, las mezclas tuvieron un aroma similar y característico al ensilado común. Solamente la mezcla 5:40:55 mostró crecimiento de hongos en la parte superior de 1 frasco. Observó que el pH fue mayor a medida que se incrementó el contenido de estiércol. En el segundo experimento encontró resultados similares en el porcentaje de csa, pH, aumento en los ácidos grasos volátiles y en el ácido láctico, en todas las mezclas desapareció el olor a estiércol.

Martínez et al. (2001), inoculo microsilos con dosis conocidas del virus de Aujeszky y Ojo azul, así como Salmonella choleraesuis y E. coli enterotoxigénica, concluyó que a partir de las 48 horas del proceso de ensilaje no logró la recuperación de estos patógenos. Por lo tanto, el ensilaje es un tratamiento de las excretas que elimina los microorganismos patógenos y las deja aptas para reciclarlas en la alimentación animal

El reciclaje de excretas es una forma importante de disminuir los costos de producción por concepto de alimentación en granjas; sin embargo, el uso de las excretas sin tratamiento y sin evaluación de las condiciones microbiológicas de éstas, puede resultar en el riesgo de transmisión de enfermedades, especialmente de tipo entérico, ocasionando severos brotes en las granjas porcinas. Por otra parte, los sólidos que se usan como abono de terrenos agrícolas y los efluentes de las granjas provocan la contaminación de ríos, mantos freáticos y pueden ser causantes de zoonosis.